Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы согласно параметрам диаметра и массы. Зачастую, Сатурн и Юпитер называют братскими планетами. При сравнении, становится понятно, почему Сатурн и Юпитер были обозначены в качестве родственников. От состава атмосферы до особенностей вращения эти две планеты очень похожи. Именно в честь такой схожести, в римской мифологии Сатурн был назван в честь отца бога Юпитера.
Не считая Землю, Сатурн является самой узнаваемой планета в Солнечной системе. Причина этого очевидна – кольца. Не смотря на то, что другие газовые гиганты также обладают планетарной кольцевой системой, ни одна из них никоим образом не может по своему размеру и красоте даже близко напоминать окружение Сатурна.
Сатурн является последней из планет, которую для себя открыли древние цивилизации. Более того, на сегодняшний день это самая малоизученная планета. Однако в настоящее время данные ученых о Сатурне постоянно пополняются, и происходит это благодаря планетарной миссии «Кассини». Космический аппарат ведет постоянное наблюдение не только за самим газовым гигантом, за его кольцевой системой, но и за спутниками планеты.
https://www.youtube.com/watch?v=_ptOjytWgZ0
Атмосфера Сатурна.
По своему химическому составу атмосфера Сатурна включает примерно 96% водорода и 4% гелия. Кроме того, в небольших количествах присутствуют такие элементы как аммиак, ацетилен, этан, фосфин и метан. Толщина атмосферы примерно 60 километров. Скорость ветра в самом высоком слое атмосферы может достигать 1800 км/ч, что делает ветра планеты одними из самых быстрых во всей Солнечной системе.
Также Сатурн обладает облаками в виде горизонтальных полос, хотя это и не так заметно как на Юпитере. По мере близости к экватору эти полосы становятся намного шире, чем близ полюсов, и даже шире, чем полосы вблизи экватора Юпитера. До того как стартовала миссия Voyager в 1970-х ученые не знали абсолютно ничего о существовании данных полос. Сегодня же даже любители, имея телескоп достаточной мощности, способны наблюдать их с Земли.
Другой увлекательный феномен, который можно найти в атмосфере Сатурна, это появление больших белых пятен. Это бури, которые происходят на Сатурне и по своей сути аналогичны Большому красному пятну на Юпитере, но их жизненный цикл намного короче. Именно такую бурю наблюдал в 1990 году космический телескоп «Хаббл». Исторические наблюдения указывают на то, что возникновение подобных штормов носит периодический характер, и они происходят примерно один раз за оборот Сатурна по своей орбите.
Структура Сатурна.
Считается, что по своей структуре Сатурн очень похож на Юпитер и делится на три слоя. Внутренний слой представляет собой скалистое ядро в 10-20 раз массивнее планеты Земли. Считается, что ядро «вмонтировано» в слой жидкого металлического водорода. Наружный слой состоит из молекулярного водорода (H2).
Единственное существенное различие между структурой Сатурна и Юпитера — толщина двух наружных слоев. Юпитер имеет металлический слой водорода толщиной 46000 км, а молекулярный слой водорода составляет 12200 км, тогда как Сатурн – 14500 км и 18500 км соответственно.
Сатурн, как и Юпитер, излучает примерно в 2,5 раза больше радиации, чем получает от Солнца. Это связано с так называемым механизмом Кельвина-Гельмгольца, согласно которому энергия образуется за счет гравитационного сжатия планеты и из-за ее огромной массы. Тем не менее, в отличие от Юпитера, общее количество излучаемой энергии не может быть объяснено в рамках этого процесса. Вместо этого, ученые предположили, что планета создает дополнительное тепло за счет трения гелиевых потоков.
Уникальной особенностью Сатурна является тот факт, что данная планета является наименее плотной в Солнечной системе. Не смотря на наличие у Сатурна плотной, твердой сердцевины, большой газообразный внешний слой планеты доводит средний показатель плотности планеты лишь до 687 кг/м3. В результате получается, что плотность Сатурна меньше, чем у воды и если бы он был размером со спичечный коробок, то легко бы поплыл по течению весеннего ручья.
Орбита и вращение Сатурна.
Среднее орбитальное расстояние Сатурна составляет 1,43 х 109 км. Это означает, что Сатурн находится в 9,5 раз дальше от Солнца, чем общее расстояние от Земли до Солнца. Как результат солнечному свету требуется примерно час и двадцать минут, чтобы добраться до планеты. Кроме того, учитывая расстояние Сатурна от Солнца, продолжительность года на планете составляет около 29,5 земных лет.
Эксцентриситет орбиты Сатурна является третьим по величине после Меркурия и Марса. В результате наличия такого большого эксцентриситета, расстояние между перигелием планеты (1,35 х 109 км) и афелием (1,50 х 109 км) является весьма существенным — около 1,54 X 108 км.
Наклон оси Сатурна, который составляет 26.73 градуса, очень похож на земной, и это объясняет наличие на планете таких же сезонов, как и на Земле. Однако из-за удаленности Сатурна от Солнца, он получает значительно меньше солнечного света в течение года и по этой причине сезоны на Сатурне являются гораздо более «смазанными» нежели на Земле.
Говорить о вращении Сатурна так же интересно как о вращении Юпитера. Обладая скоростью вращения примерно 10 часов 45 минут, Сатурн в этом показателе уступает только Юпитеру, который является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе. Такие экстремальные темпы вращения без сомнения влияют на форму планеты, придавая ей форму сфероида, то есть сферу, которая несколько выпирает в районе экватора.
Второй удивительной особенностью вращения Сатурна являются различные скорости вращения между различными видимыми широтами. Данное явление образуется в результате того, что преобладающим веществом в составе Сатурна является газ, а не твердое тело
Кольца Сатурна.
Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе. Сами кольца состоят в основном из миллиардов крошечных частиц льда, а также пыли и другого комического мусора. Такой состав объясняет, почему кольца видны с Земли в телескопы – лед обладает очень высоким показателем отражения солнечного света.
Существует семь широких классификаций среди колец: А, В, С, D, Е, F, G. Каждое кольцо получило свое название согласно английскому алфавиту в порядке периодичности обнаружения. Самыми видимыми с Земли кольцами являются A, B и C. На самом деле каждое кольцо – это тысячи более мелких колец, буквально прижимающихся друг к другу. Но между основными кольцами есть пробелы. Пробел между кольцами А и В является самым крупным из этих пробелов и составляет 4700 км.
Основные кольца начинаются на расстоянии примерно 7000 км над экватором Сатурна и простираются еще на 73000 км. Интересно отметить, что, несмотря на то, что это очень существенный радиус, фактическая толщина колец не больше одного километра.
Наиболее распространенной теорией для объяснения образования колец является теория о том, что на орбите Сатурна, под воздействием приливных сил, распался среднего размера спутник, а произошло это в тот момент, когда его орбита стала слишком близкой к Сатурну.
Интересные факты о Сатурне.
Сатурн шестая планета от Солнца и последняя из планет, известных древним цивилизациям. Считается, что ее впервые наблюдали жители Вавилона.
• Сатурн является одной из пяти планет, которые можно увидеть невооруженным глазом. Также он является пятым по яркости объектом в Солнечной системе.
• В римской мифологии Сатурн был отцом Юпитера, царя богов. Подобное соотношение имеет в ракурсе схожести планет с одноименным названием, в частности по размеру и составу.
• Сатурн выделяет больше энергии, чем получает от Солнца. Считается, что такая особенность обусловлена гравитационным сжатием планеты и трением большого количества гелия находящегося в ее атмосфере.
• Сатурну требуется 29,4 земных лет для полного оборота по орбите вокруг Солнца. Столь медленное движение относительно звезд послужило поводом для древних ассирийцев обозначить планету как «Lubadsagush», что означает «самый старый из старых».
• На Сатурне дуют самые быстрые ветры в нашей Солнечной системе. Скорость этих ветров была измерена, максимальный показатель — около 1800 километров в час.
• Сатурн является наименее плотной планетой в Солнечной системе. Планета в основном состоит из водорода и имеет плотность меньше, чем у воды — что технически означает, что Сатурн будет плавать.
• У Сатурна более 150 спутников. Все эти спутники имеют ледяную поверхность. Самыми большими из являются Титан и Рея. Весьма интересным спутником является Энцелад, так как ученые уверены, что под его ледяной корой скрывается водяной океан.
Спутник Сатурна Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе, после спутника Юпитера под названием Ганимед. Титан имеет сложную и плотную атмосферу, состоящую в основном из азота, водяного льда и камня. Замороженная поверхность Титана имеет жидкие озера из метана и рельеф, покрытый жидким азотом. Из за этого исследователи считают, что если Титан и является гаванью для жизни, то эта жизнь будет в корне отличаться от земной.
• Сатурн является самой плоской из восьми планет. Его полярный диаметр составляет 90% от его экваториального диаметра. Это происходит из-за того, что планета с низкой плотностью обладает высокой скоростью вращения – оборот вокруг своей оси занимает у Сатурна 10 часов и 34 минуты.
• На Сатурне возникают бури овальной формы, которые по своей структуре подобны тем, что происходят на Юпитере. Ученые считают, что такой рисунок облаков вокруг северного полюса Сатурна может быть настоящим образцом существования атмосферных волн в верхних облаках. Также над южным полюсом Сатурна существует вихрь, который по своей форме очень похож на ураганные бури, происходящие на Земле.
• В объективы телескопов Сатурн, как правило, виден в бледно-желтом цвете. Это происходит потому, что его верхние слои атмосферы содержит кристаллы аммиака. Ниже этого верхнего слоя находятся облака, которые в основном состоят из водяного льда. Еще ниже, слои ледяной серы и холодные смеси водорода.
К Сатурну подлетали четыре космических аппарата: Pioneer 11, Voyager 1 и 2, а также «Кассини». Последний вышел на орбиту Сатурна 1 июля 2004 года и по сегодняшний день продолжает посылать на Землю информацию о газовом гиганте, его спутниках и кольцах.
• Магнитное поле Сатурна несколько слабее магнитного поля Земли. Напряженность магнитного поля Сатурна равна одной двадцатой напряженности Юпитера.
• Сатурн известен как газовый гигант, но ученые полагают, что у него есть твердое скалистое ядро, окруженное водородом и гелием.
• На Сатурн и Юпитер в сочетании приходится 92% всей массы планет в Солнечной системе.
• Сатурн находится в 1,424,600,000 километрах от Солнца.
Ученые: спутники Сатурна могут быть моложе, чем динозавры.
Сатурн не всегда обладал системой колец.
Согласно последним исследованиям, некоторые из ледяных спутников Сатурна, а также его знаменитые кольца могут быть намного моложе. Их рождение, возможно, имело место всего лишь сто миллионов лет назад, позднее даже, чем появление многих динозавров.
Не смотря на то, что кольца Сатурна были известны с еще с 1600-х годов, астрономы до сих пор спорят об их возрасте. Прямое предположение, что они являются исконными, согласно иронии многих исследователей, уже также старо, как и сама планета, возраст которой более четырех миллиардов лет.
«Спутники всегда меняют свои орбиты. Это неизбежно», — отметила Матия Кук, главный исследователь в Институте SETI. «Но это обстоятельство позволяет использовать компьютерное моделирование для того, чтобы изучить историю внутренних спутников Сатурна. Поступая таким образом, мы видим, что они, скорее всего, родились в течение последнего двухпроцентного периода истории планеты».
В 2012 году французские астрономы обнаружили, что приливные эффекты в виде гравитационного взаимодействия внутренних сил спутников Сатурна с жидкостями глубоко в его недрах, заставляют спутники двигаться по спирали на больших орбитальных радиусах сравнительно быстро. Учитывая нынешние позиции спутников, это, по мнению ученых, уже подразумевало, что эти спутники и сами кольца созданы не так уж и давно.
Кук вместе с Люком Доунсом и Дэвидом Несворны из Юго-западного исследовательского института в США использовали компьютерное моделирование для того, чтобы вывести динамическую модель поведения ледяных спутников Сатурна. В то время как наша собственная Луна располагает своей орбитой вокруг Земли только для себя, многим спутникам Сатурна приходится делить пространство друг с другом. Исследователи указали на то, что все их орбиты медленно растут из-за приливных эффектов, но с разной скоростью. Это приводит к тому, что пары спутников время от времени, устраивают так называемые орбитальные резонансы. В этих конфигурациях даже небольшие спутники со слабой гравитацией могут сильно влиять на орбиты друг друга, делая их более удлиненными и наклоняя их из первоначальной плоскости орбиты.
https://www.youtube.com/watch?v=OGsGQXdozrg
Там в ожерелье жемчужных колец
Тускло мерцает Сатурн молодец.
Назван он так в честь бога судьбы,
Только не слышит людской он мольбы.
Нет атмосферы и вечно зима.
Жизни там нет. Ведь кромешная тьма!
Колечко Сатурна — загадка природы —
Серебряный свет восхищает народы.
А это кусочки, покрытые льдом,
И всевозможных размеров при том.
А ширина у кольца — боже мой!
Может катиться наш шарик Земной!
Опять неудача, и снова в полет!
К холодным мирам наш летит звездолет.
Парамонова Ж.
У каждой планеты есть что-то своё,
Что ярче всего отличает её.
Сатурн непременно узнаешь в лицо —
Его окружает большое кольцо.
Оно не сплошное, из разных полос.
Учёные вот как решили вопрос:
Когда-то давно там замёрзла вода,
И кольца Сатурна из снега и льда.
Алдонина Р.
От Солнца по кругу шестому
Спокойно идёт великан,
По массе его и объёму
Вторая планета-гигант.
Назвали Сатурном планету,
Он — бог плодородной земли,
В Италии жаркое лето,
В долинах сады зацвели.
Сатурн, а по-гречески Кронос
Был главным средь римских божеств,
Но позже низвергнут был с трона
Юпитером, богом небес.
Красивые кольца Сатурна —
Частицы, а не монолит,
Их масса мала, но структура
Сложна, и внушителен вид.
Его химсостав небогатый,
Сплошной водород в основном,
От ветра и грома раскатов
Ему не уснуть мирным сном.
Плывут облака аммиака,
Скрывая планету от глаз,
А ниже — ревёт, словно в драке,
И пенится сжиженный газ.
Под сжиженным слоем есть плотный,
Густой газ, как твёрдый металл,
Навеки загадка планеты —
В ядре водородного льда.
Геодаков А.
На тверди видимой алмазно и лазурно
Созвездий медленных мерцает бледный свет.
Но в небе времени снопы иных планет
Несутся кольцами и в безднах гибнут бурно.
Пусть тёмной памяти источенная урна
Их пепел огненный развеяла как бред —
В седмичном круге дней горит их беглый след.
О, пращур Лун и Солнц, вселенная Сатурна!
Где ткало в дымных снах сознание-паук
Живые ткани тел, но тело было — звук.
Где лился музыкой, непознанной для слуха,
Творящих числ и воль мерцающий поток,
Где в горьком сердце тьмы сгущался звёздный сок,
Что тёмным языком лепечет в венах глухо.
Максимилиан Волошин